南开大学环境微生物与微生物制造研究室从发酵食品中分离得到一株解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能够利用蔗糖合成低聚果糖。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 南开大学环境微生物与微生物制造研究室从发酵食品中分离得到一株解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能够利用蔗糖合成低聚果糖。为了提高低聚果糖的产量和纯度，项目组采用温敏质粒结合反向筛选标记——无痕基因敲除法对菌株的其他胞外产物和六个胞外蛋白基因以及3个细菌胞外多糖基因（簇）进行了敲除；5L罐分批发酵低聚果糖的产量（42 h）达到43.34g/L。为了进一步提高蔗糖酶的分泌表达，项目组整合强启动子和信号肽对菌种进行改造，在5L发酵罐采用补料分批发酵工艺，菌株低聚果糖产量达101.7 g/L。分子量约5000Dal，纯度95%以上。 项目优势：                                                    （1）低聚果糖产品产量高：101.7g/L；产品纯度高：95%以上； （2）解淀粉芽孢杆菌属农业部规定可使用的微生物菌种； （3）所构建的重组菌株是采用无痕敲除法从解淀粉芽孢杆菌而来，菌株不含抗性基因，具有安全性； （4）采用国内发酵企业通用的发酵设备即可实施生产。

选育高产菌种和发展赖氨酸生产对于提高食品中蛋白质 利用率,增强人民体质以及发展家禽饲养业等具有十分重要的意义,对于以谷物为主要食物的我国尤为重要。本实验室通过诱变选育和基因工程手段对大肠杆菌进行改造，获得一株高产赖氨酸生产菌株，发酵培养 36 h，赖氨酸盐酸盐产量高达 193 g/L，葡萄 糖得率为 74%左右。 关键技术 (1)本研究以玉米浆为氮源，有效的降低了发酵成本； (2)以葡萄糖为原料生产 L-脯氨酸的高转化率发酵，该法绿色、环保、可持续，具有经济竞争力，有很好的产业应用前景； (3)以大肠杆菌为宿主，不仅缩短了发酵周期，而且也降低了染菌几率。 

L-缬氨酸是生命有机体的重要组成部分，在生命体内物质代谢调控和信息传递等许多方面扮演着重要角色。L-缬氨酸属于八种必需氨基酸之一，也是三种支链氨基酸之一。L-缬氨酸发酵是典型的代谢控制发酵。国内虽有天然蛋白质水解液分离提取 L-缬氨酸的产品，但由于其产量很低，质量不佳，纯度不高，所以无法实现大规模工业化生产。利用微生物发酵法生产 L-缬氨酸具有原料成本低，反应条件温和及易实现大规模生产等优点，是一种非常经济的生产方法。但是， 以微生物发酵法生产 L-缬氨酸，国内大多数菌株的产酸水平不高，特别是 L-缬氨酸的生产水平和产量远不能满足国内市场的需求。因此，开展发酵法生产 L-缬氨酸的研究具有极其重要的意义。本研究室通过高通量筛选策略，获得一株高产缬氨酸的黄色短杆菌。 

作为一种具有令人愉快的香味物质，乙偶姻广泛应用于食品、制药、化工等 领域。微生物发酵法因具有生产效率高、原料来源广泛、生产成本低、环境污染较小，产品纯度可视为纯天然等优点，引起研究者的关注，具有广大的应用前景。本研究利用高通量筛选策略，从土壤中筛选获得一株 Bacillus amyloliquefaciens FMME044，在分析该菌株生理特性的基础上，提出了有效地 发酵过程优化策略，并通过基于连续培养的适应性进化工程，获得一株耐受高浓度乙偶姻的突变菌株。 

本项目建立了一套完整、高效的微生物发酵制备双乙酰的工艺方法。该方法利用具有自主知识产权的双乙酰高产枯草杆菌，通过基因工程与代谢工程手段，强化双乙酰合成途径，并通过有效的发酵控制策略，实现了双乙酰的高效稳定生产；并建立了一套高效的双乙酰产品提取纯化工艺。 创新要点 利用具有自主知识产权的双乙酰高产菌株，建立了一套完整、高效、稳定、适于规模化生产的微生物发酵制备双乙酰的工艺路线；所生产双乙酰产品具有天然等同度。 

番茄红素具有强抗氧化作用，有卓越的防癌、抗癌、预防心血管疾病等功效，在食品、保健品、化妆品以及医药领域具有重要用途。目前，国外已将这一产品广泛用于食品添加剂、功能性食品、医药原料等方面。2003 年，美国《时代》杂志把番茄红素列在“对人类健康贡献最大的食品”之首，番茄红素由于其优越的功能和防癌、抗癌作用，被誉为“植物黄金”，成为“二十一世纪医药保健制品 新宠”。 本项目采用生物发酵法生产番茄红素，具备了工业化开发的条件，生产工艺成熟，产品质量稳定，番茄红素产量可达 1.5-2.5g/L，处于国内领先水平。 创新要点 采用三孢布拉酶菌发酵生产番茄红素，其合成水平高于多种生物体，而且具有生产原料易获得，不受自然条件限制，周期短和适用工业生产等优点。 

低聚果糖是由果糖基连接生成的多糖，微生物来源的果聚糖是含 有β (2→6) 糖苷键及少量β (2→1)侧链的果聚糖，低聚果糖具有改善肠道菌群平衡的作用。低聚果糖特有的理化特性和生理功效如水溶 性膳食纤维、双歧杆菌增殖因子等是以高纯度低聚果糖为原料作实验 而得结论。除了具有天然多糖共同的特点如生物相容性、生物降解性、 安全无毒，还具有抗肿瘤、抗糖尿病、免疫增强、降血脂等多种重要 的生物学功能，而且可用于制备纳米材料，在生物医药和功能食品等 方面具有巨大的应用潜能，体现出巨大的潜在市场价值。 国内目前 以酶转化法生产的低聚果糖执行国家低聚果糖标准 GB/T 23528- 2009，产品是蔗糖-果糖或果糖-果糖聚合度为 2-9 的功能性低聚糖， 分子量为 342-1476。 新一代低聚果糖采用菌体发酵法合成生产，美 国市售产品分子量约 5000。是很好的益生元产品。 项目特色和创新之处： 南开大学环境微生物与微生物制造研究室从发酵食品中分离得 到一株解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能够利用 蔗糖合成低聚果糖。为了提高低聚果糖的产量和纯度，项目组采用温 敏质粒结合反向筛选标记-------无痕基因敲除法对菌株的其他胞外产 物和六个胞外蛋白基因以及 3 个细菌胞外多糖基因（簇）进行了敲除； 5 L 罐分批发酵低聚果糖的产量（42 h）达到 43.34 g/L。为了进一步 提高蔗糖酶的分泌表达，项目组整合强启动子和信号肽对菌种进行改 造，在 5 L 发酵罐采用补料分批发酵工艺，菌株低聚果糖产量达 101.7 g/L。分子量约 5000 Dal，纯度 95%以上。 项目特色： 1. 菌种（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是分离自传统发酵食品，生 产主要原料为蔗糖；菌种改造采用无痕基因编辑技术，具有安全性 2. 补料分批发酵产量为：101.7 g/L;分子量约为 5000；纯度大于95.0%; 3. 授权专利号为：ZL201410405975.2 市场应用前景： 目前,低聚果糖的应用领域逐步扩大，除了生产人类保健品口服 制剂之外，在中老年营养品、中老年专用奶粉、婴儿奶粉、部分营养 饮料等中实施添加；某些化妆品中也需要加入低聚果糖。还是替代抗 生素在饲料中添加的主要成分之一。随着肠道菌群影响人类健康研究 新成果的不断报道，低聚果糖----益生元/膳食纤维越来越受到人们 的青睐。开展该产品的生产将会获得巨大的经济效益和社会效益。另 外，生产中实施废菌体回用技术工艺，可使发酵做到近零排放，具有 绿色生态效益.

一、成果简介 β-葡聚糖是一种结构性非淀粉多糖，是自然合成的多聚糖含量最多的糖类，是由右旋葡萄糖（D型)以混合 的β- (1,3)，β-(1,4)糖苷键随机排列线性连接而成的葡萄糖聚合物，是半纤维素的主要组分之一。β-葡聚糖酶属于水解酶，主要作用于β-葡聚糖的β-1,3和β-1,4糖苷键，使β-葡聚糖分解成还原糖和寡糖。近年来，随着人们对β- 葡聚糖酶的深入研究，β-葡聚糖

通过微生物育种和基因工程手段相结合，获得了一株脯氨酸高产菌株黄色短杆菌。发酵培养 65~68 h， L-脯氨酸产量高达 100 g/L，葡萄糖得率为 45%左右。 关键技术 (1)本研究以玉米浆为氮源，有效的降低了发酵成本； (2)以葡萄糖和味精为原料生产 L-脯氨酸的高转化率发酵，该法绿色、环保、可持续，具有经济竞争力，有很好的产业应用前景。

该项目 成功 构建 了 一株高 产碱 性果 胶 酶的毕 赤酵 母工 程 菌 (Pichia pastoris GS115),通过对发酵过程的优化控制，在 3L 罐中酶活达到 890U/mL。 在此基础上进行了碱性果胶酶的中试及其工业化研究，在 10 吨发酵罐中产酶达到 1305U/mL.采用该重组碱性果胶酶代替传统的强碱高温工艺，废水 COD 显著降低，可生化性较大提高。处理体系 pH 值为 9.4，代于碱精练水平；酶处理温度低于碱处理，这些结果对棉织物前处理的清洁生产具有重要的应用价值。